醫藥化工生產項目廢氣處理工藝及可行性評價

林曉洋

（杭州能化科技有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引言

隨著醫藥學領域研究的不斷深入，醫藥化工生產企業的數量也在進一步增長[1]。我國作為全球最大的原料藥和中間體的生產國，在醫藥生產過程中會有大量有毒有害的有機廢氣污染物產生[2]。廢氣污染物主要來源于生產車間，包括苯類、酮類、醚類、鹵代烴類等，這些廢氣污染物嚴重危害人體健康、破壞生態環境[3]。由于廢氣污染物成分復雜，采用單一技術處理很難達到理想效果，而采用組合工藝進行處理，是廢氣凈化的關鍵。因此，對醫藥化工生產企業廢氣的特征和處理工藝進行研究，可以為醫藥化工生產企業制定合理的廢氣污染防治措施提供指導和支持[4]。

1 企業概況

1.1 生產概況

為了適應我國醫學化工原料藥行業發展的趨勢，河北某公司經過細致的市場調研，決定投資15 000萬元，建設年產800 kg 的醫藥原料藥、醫藥中間體項目。該項目生產的原料藥有利伐沙班、苯環喹溴銨和鹽酸氮卓斯汀3 種，項目產品生產規模見表1 所示。生產所需原輔料均外購，原料藥生產過程中制備的中間體不外售，全部用于生產原料藥。

表1 產品規模一覽表

1.2 廢氣來源

本項目廢氣主要來源于原料藥車間產生的工藝廢氣和污水處理站揮發的廢氣惡臭。其中，原料藥車間在生產利伐沙班、苯環喹溴銨和鹽酸氮卓斯汀過程中，會產生甲醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、乙腈、氯化氫、二氧化硫、二氯甲烷、四氫呋喃、甲胺、二氯亞砜、三乙胺、乙酸、非甲烷總烴等廢氣，污水處理站產生氨、硫化氫、臭氣濃度等廢氣，呈現出有組織和無組織排放特點。由于廢氣能增強溫室效應，并對人體有較大的危害，因此，必須采取有效的污染控制措施，避免廢氣對空氣環境造成污染。

2 廢氣處理工藝

2.1 廢氣處理技術

目前，醫藥化工廢氣常用的處理技術有冷凝法、吸收法、吸附法、氧化法、燃燒法等，每種技術的特點不盡相同[5]，見表2 所示。近年來，除上述常用的處理技術之外，一些新技術、新工藝也不斷被應用，如膜分離技術、低溫等離子體技術、生物技術等，極大提升了醫藥化工廢氣的處理效果，使醫藥化工項目對空氣環境的影響在可接受范圍內。

表2 有組織廢氣常用處理技術比較

2.2 工藝選擇

通過對該醫藥項目產生廢氣的組成和性質進行分析，廢氣產生濃度較低，并且成分復雜，主要有甲醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、乙腈、氯化氫、二氧化硫、二氯甲烷、四氫呋喃、甲胺、二氯亞砜、三乙胺、乙酸、非甲烷總烴等物質。由上節得知，很難采用單一技術實現廢氣的合理處理，因此，要聯合兩種或以上處理技術才能實現廢氣達標排放。

2.2.1 原料藥車間廢氣處理工藝

原料藥車間反應罐、冷凝器、一體化設備產生的廢氣與收集裝置采用法蘭連接，收集效率為100%。配液過程、離心機卸料位于密閉間，上方安裝集氣罩收集，集氣罩收集效率為90%。收集到的廢氣中含有易溶于水廢氣、難溶于水廢氣和含酸性氣體，因此，要針對不同性質的氣體進行不同技術處理，該廢氣處理工藝為：堿噴淋吸收+水噴淋吸收+活性炭吸附聯合處理。氣體中的酸性廢氣、易溶于水廢氣先被堿液吸收和水吸收處理，然后含有難溶于水廢氣的尾氣經過活性炭纖維吸附處理，凈化后尾氣經1 根20 m 排氣筒排放，如圖1 所示。

圖1 廢氣處理工藝流程圖

1）堿液吸收。它是一種兩相逆向流吸收塔，當氣體從塔體下方進氣口沿切向進入塔，在通風機的動力作用下，迅速充滿進氣空間，塔內特有的布液裝置使吸收液均勻向下噴淋。廢氣在一定的溫度和壓力下，與高壓霧化狀態堿液接觸，氣液相開始組分的溶解和吸收，直到氣液相之間達到平衡。

2）水吸收。其設備結構為填料塔，通過內置填料增大氣液接觸面積，主要原理是液相介質凈化氣體的工藝，通過液體直接對凈化氣體進行捕捉和吸收。

3）活性炭吸附。在活性炭吸附裝置入口安裝過濾器，然后兩個吸附器串聯，廢氣經閥門、過濾器，進入活性炭吸附裝置進行二級吸附，吸附后的廢氣由吸附器頂部潔凈排放。在吸附過程中，有物理吸附和化學吸附發生。物理吸附是依靠活性炭的多孔結構，將介質中的雜質吸引到孔徑中。化學吸附是利用活性炭表面的化學結合、功能團形式的氧和氫的作用，使廢氣與其表面的氧化物或絡合物發生化學反應，結合聚集到活性炭的表面。

2.2.2 污水處理站廢氣處理工藝

污水處理站廢氣成分主要包括氨、硫化氫、臭氣濃度，針對排放源特點分別采取加蓋密封且預留出口、安裝集氣罩措施，廢氣收集效率90%，收集后的有組織廢氣再用引風機抽出，送至堿噴淋吸收+水噴淋吸收聯合處理，凈化后尾氣經15 m 排氣筒排放。

3 廢氣處理效果及可行性評價

3.1 廢氣處理效果

3.1.1 原料藥車間廢氣處理效果

經物料衡算，廢氣各污染物成分的產生速率分別為：甲醇2.808 kg/h、乙酸乙酯3.618 kg/h、丙酮0.13 kg/h、乙醇9 kg/h、乙腈2.96 kg/h、氯化氫0.803 kg/h、二氧化硫0.213 kg/h、二氯甲烷4.085 kg/h、四氫呋喃3.26 kg/h、甲胺0.068 kg/h、二氯亞砜0.233 kg/h、三乙胺0.02 kg/h、乙酸1.975 kg/h、非甲烷總烴45.281 kg/h。

經過堿噴淋吸收+水噴淋吸收+活性炭吸附聯合處理后，各污染物的排放速率分別為：甲醇0.028 08 kg/h、乙酸乙酯0.036 18 kg/h、丙酮0.001 3 kg/h、乙醇0.09 kg/h、乙腈0.029 6 kg/h、氯化氫0.008 03 kg/h、二氧化硫0.002 13 kg/h、二氯甲烷0.408 5 kg/h、四氫呋喃0.032 6 kg/h、甲胺0.000 68 kg/h、二氯亞砜0.002 33 kg/h、三乙胺0.000 2 kg/h、乙酸0.019 75 kg/h、非甲烷總烴0.452 81 kg/h。

凈化后尾氣經20 m 排氣筒排放，排風量為13 000 m3/h，污染物排放質量濃度分別為：甲醇2.16 mg/m3、乙酸乙酯2.783 mg/m3、丙酮0.1 mg/m3、乙醇6.923mg/m3、乙腈2.277 mg/m3、氯化氫0.618 mg/m3、二氧化硫0.164 mg/m3、二氯甲烷3.142 mg/m3、四氫呋喃2.507 mg/m3、甲胺0.052 mg/m3、二氯亞砜0.179 mg/m3、三乙胺0.015 mg/m3、乙酸1.519 mg/m3、非甲烷總烴34.831 mg/m3。

3.1.2 污水處理站廢氣處理效果

經物料衡算，污水處理站廢氣各污染物成分的產生速率分別為：氨0.001 0 kg/h、硫化氫0.000 07 kg/h。

經過堿噴淋吸收+水噴淋吸收聯合處理后，引風機風量3 000 m3/h，廢氣各污染物的排放速率分別為：氨0.000 1 kg/h、硫化氫0.000 007 kg/h。

凈化后尾氣經10 m 排氣筒排放，廢氣各污染物排放質量濃度分別為：氨0.03 mg/m3、硫化氫0.002 mg/m3，臭氣濃度排放量為150，無量綱。

3.2 廢氣處理可行性評價

氯化氫、甲醇、非甲烷總烴滿足《制藥工業大氣污染物排放標準》（GB 37823—2019）標準要求；四氫呋喃滿足《化學合成類制藥工業大氣污染物排放標準》（DB 33/2015—2016）標準要求；乙酸乙酯、丙酮、乙腈、二氯甲烷滿足《化學工業揮發性有機物排放標準》（DB 32/3151—2016）標準要求；氨、硫化氫、臭氣濃度滿足《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—93）標準要求[6]。綜上所述，本項目采取的工藝廢氣處理措施可行。另外，由于采用集氣罩收集的廢氣，會產生廢氣無組織排放，但此部分廢氣對廠區周圍大氣環境影響較輕。因此，本項目采取的無組織防治措施可行。

4 結論

醫藥生產項目屬于基礎化工行業，在其生產過程中勢必產生有機廢氣，并且成分復雜，危害嚴重。因此，需進一步加強醫藥化工生產項目有機廢氣的處理力度，使廢氣達標排放。在廢氣處理過程中，應結合其具體來源和特性，選擇適合的處理工藝。結合河北某醫藥原料藥、醫藥中間體建設項目，采取了組合工藝對有機廢氣進行處理，處理后的廢氣滿足相關標準要求，處理工藝可行，同步實現該項目的生產經濟效益與環境效益。